RCU 读复制更新Read-copy update

把共享对象的移除与回收分离，让读者在规定临界区内安全访问，回收等待宽限期。

核心约束: 旧对象必须保留到可能观察到它的既有读侧临界区结束；发布与回收须遵守相应内存序和 API 规则。
适用问题: 读多写少的索引、共享对象发布与生命周期管理。
边界与取舍: RCU 不自动序列化写者，也不保证可变字段快照；跨读区持有对象常需引用计数等机制。

替换或摘除后，等待更新前的读者离开读区。若对象还有引用计数等所有者，仍需满足其额外释放条件。

常见操作#

R 为待回收对象集合；读侧成本依 RCU 变体、内核配置与执行上下文而变。

操作	时间成本	条件与说明
进入 / 退出读侧临界区	由 RCU 变体决定	某些上下文只需很少指令；SRCU 等方案会维护额外计数，不能统一断言零成本。
发布替代对象	构建对象 + 有序发布	更新者仍需适当序列化；RCU 不自动解决多个写者的数据竞争。
等待宽限期并回收	由既有读者退出和回收调度决定	不是一个以容器元素数为变量的固定 $O(1)$ 延迟。回调可以异步排队。

时间与空间#

时间成本: 读侧、更新、宽限期和回收分别分析
空间成本: 当前对象 + 尚未回收的旧对象及回调

RCU 主要保证读侧遍历期间的对象生命周期。退出读侧后继续保留指针，需要引用计数或其他生命周期协议。

工程中的应用#

2 个案例 · 附源码

Linux Kernel·PID namespace / object lifetimev6.12

在并发 PID 查找与移除之间保护对象生命周期

Linux 通过 RCU 保护 PID 查找期间的对象存活，再用引用计数延长返回对象的生命；移除 PID 后先等待 RCU 宽限期，再释放索引持有的引用。

RCU 读复制更新

附源码片段 · 并发与一致性

QEMU·AddressSpace / FlatViewv9.2.0

用 RCU 发布内存映射视图并延后回收

QEMU 重建 FlatView 后发布新指针，已有读者继续使用旧视图，直到引用归还且 RCU 宽限期结束才销毁。

RCU 读复制更新资源生命周期

附源码片段 · 并发与一致性

基础原理参考资料

Linux 6.12 · What is RCU?移除、宽限期、延迟回收和读复制更新 API 的边界。